Keine Angst vor EN ISO 13849

Harmonisierte Normen – Ab dem 29.12.2009 werden die Anforderungen der neuen Maschinenrichtlinie verbindlich. Zeitgleich endet die Übergangsfrist für die EN 954-1.

12. November 2009

In Zeiten programmierbarer Systeme und komplexer Elektronik reicht der Ansatz der Norm EN 954-1 nicht mehr aus, da beispielsweise Zuverlässigkeitswerte einzelner Systemkomponenten oder das Ausfallrisiko von Systemen unberücksichtigt blieben. Mit der Nachfolgenorm ENISO138491 zählen auch quantitative Kriterien beim Beurteilen der funktionalen Sicherheit, wie die MTTF d (mean time to dangerous failure) oder die Betrachtung der Anfälligkeit für Mehrfachfehler aufgrund gemeinsamer Ursache (CCF – common cause failure). Fehler werden also nicht nur gezählt, sondern die Wahrscheinlichkeit für ihr Auftreten anhand von Kenngrößen berechnet. Beibehalten wurde zwar die bewährte Betrachtung der Risikoparameter mithilfe von Risikographen, neu hinzugekommen sind jedoch die so genannten Designated Architectures – modelltypische vorausberechnete Strukturen sicherheitsbezogener Teile von Steuerungen, die ein Anwender ohne hoch komplexe mathematische Berechnungen direkt für Risikobewertungen übernehmen kann. Die Steuerungskategorien der EN 954-1 finden sich mit entsprechend erweiterten Inhalten in den neuen Performance Levels (PL) der ENISO13849 wieder – von »a« für niedrig bis »e« für hoch.

Vorteilhafte Norm

Für die Konstrukteure im Maschinen- und Anlagenbau weist die EN ISO 13849 mehrere Pluspunkte auf: Sie umfasst alle Technologien, ist insbesondere für kleinere und mittlere Unternehmen nachvollziehbar und praktikabel, hat in vielen Fällen einen deutlichen Bezug zu den anwendbaren C-Normen, und die PL basieren auf der grundsätzlich bekannten Kategorisierung (Struktur) in B, 1, 2, 3 und 4. Beim Initialaufwand für das »Projekt ISO 13849« können Kollegen im Team, die bereits mehrere Jahre Erfahrung mit der auslaufenden EN954-1 haben, wirkungsvoll helfen. In der Regel haben sie Erfahrung beim Erstellen von Risikobeurteilungen, die auch im Rahmen der neuen ENISO13849 die Basis für die Sicherheitsbeurteilung von Maschinen und Anlagen darstellen. Eine professionell durchgeführte Risikobeurteilung ist eine gute Basis, um alle sicherheitsrelevanten Funktionen an seiner Maschine oder Anlage zu definieren. Am einfachsten zu beschreiben sind dabei solche Sicherheitsfunktionen, die bei Auslösen den Stopp einer gefährlichen Bewegung hervorrufen. Hierzu zählen unter anderem Schutztüren und berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen einschließlich Muting. Darüber hinaus müssen die sichere Positionserfassung (zum Beispiel bei Robotern) oder auch Geschwindigkeitsüberwachungen betrachtet werden, die bei Grenzwertverletzungen einen sicheren Halt herbeiführen. Umfasst die Anzahl bei kleinen Maschinen vielleicht fünf bis zehn verschiedene Sicherheitsfunktionen, gelangt man bei komplexen Anlagen schnell in Regionen von über 100 Sicherheitsfunktionen. Darüber hinaus ist festzulegen,ob bestimmte Sicherheitsfunktionen nur isoliert zu betrachten sind, oder ob nicht untereinander auch Abhängigkeiten entstehen. So kann es beispielsweise sein, dass eine für einen Bediener gefährliche Bewegung nicht nur von einen Antriebsystem hervorgerufen wird, sondern gleichzeitig auch noch von einer hydraulischen Spanneinrichtung.

Sistema nutzen

Nachdem jede der für eine Maschine oder Anlage definierten Sicherheitsfunktionen beschrieben und der erforderliche Performance Level PLr festgesetzt wurde, besteht nun oft die Schwierigkeit, die an der Sicherheitsfunktion beteiligten Komponenten anhand der elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Steuerpläne zu identifizieren. Schnell sind die handelsüblichen Sicherheitsbauteile ausgemacht; problematischer ist jedoch die Identifizierung diskreter Komponenten wie Schütze, Ventile, Elektronik- und Feldbusbaugruppen, die ebenfalls an der Ausführung der Sicherheitsfunktion beteiligt sind. Je nach Anzahl der zu untersuchenden Sicherheitsfunktionen ist hiermit sowie bei der Abbildung der technischen Realisierung in einem virtuellen Blockdiagramm ein nicht zu unterschätzender Aufwand verbunden, wollen doch alle Bewertungen und Annahmen dokumentiert werden. Unterstützung bietet hier das kostenlos erhältliche Software-Tool Sistema des BGIA (Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit). Sind alle Sicherheitsfunktionen einmal entsprechend analysiert, folgt die Informationsbeschaffung der benötigten sicherheitstechnischen Kennwerte. Daten aller eingesetzten Komponenten zu ermitteln, die direkt oder indirekt an der Ausführung von sicherheitsrelevanten Funktionen beteiligt sind, kann für den Konstrukteur eine recht zeitaufwendige Aufgabe sein, vor allem dann, wenn Hersteller anzufragen, Datenblätter zu beschaffen, Internetseiten zu durchsuchen und aufgeführte Kennwerte richtig zu interpretieren sind. Die Erfahrungen reichen dabei von Fleißarbeit bis Frust. Die Hersteller von Sicherheitskomponenten sollten sich von Haus aus mit der Informationsbereitstellung leichter tun. Aber auch hier reicht der Blick in die Datenblätter oder Bedienungsanleitungen nicht immer aus, um an die benötigten Kennwerte zu gelangen. Weitaus komfortabler und prozesssicherer ist die Verwendung von Sistema-Bibliotheken, wie sie von Sick verfügbar ist. Die Produktbibliothek für Sistema unterstützt den Anwender bei der Bewertung von sicherheitsbezogenen Maschinensteuerungen nach ENISO13849 auf direktem Wege, da alle relevanten Kennzahlen direkt in Sistema exportiert und dort genutzt werden können. Der Konstrukteur hat deutlich weniger Rechercheaufwand und kann zeitnah auf die Daten zugreifen.

Carsten Gregorius, Sick AG/aru

Fakten

- Sick und Bosch Rexroth veranstalten gemeinsam eine 4-tägige Qualifizierung zum »Experten – funktionale Sicherheit nach EN ISO 13849 (TÜV )«

- Zentrale Themen sind u.a. auch Sistema, Produktbibliothek und Safexpert.

- Behandelt werden neben elektrischen und programmierbaren elektronischen Technologien auch Aspekte sicherheitsgerichteter Pneumatik und Hydraulik.

Erschienen in Ausgabe: 08/2009